水生动物育种优化方案的研究

论文摘要

育种工作的目的在于保持群体遗传变异、控制群体近交的同时,获得持续的遗传进展。针对水生动物的繁殖特点（高繁殖力、体外受精）,基于微效多基因加性遗传模型,本研究首先利用Monte-Carlo模拟方法比较了三个测定群规模（1200、2400和4800）和两个初始遗传力水平（h2 = 0.1和0.4）下单一配对设计（♂:♀= 1:1）、嵌套设计（♂:♀= 1:5, 1:10, 1:20）和析因设计（♂:♀= 5:5, 10:10, 20:20）共七个交配方案的12个世代的选择效果。结果表明,如果控制各群体近交水平于一定范围内时,析因设计方案始终能获得较大的选择反应,单一配对设计也始终优于嵌套设计。当初始遗传力为0.1时,利用析因设计和单一配对设计使得三种测定群规模（1200, 2400, 4800）总的选择反应分别比嵌套设计方案提高了-4%39%、5%29%、2%23%和015%、10%17%、7%12%;相应的,当初始遗传力为0.4时,三种测定群规模的群体总的选择反应分别提高了3%37%、5%30%、6%20%和4%14%、7%13%、3%7%。根据前期模拟结果,试验采用最佳交配比例即5:5的析因交配设计方案,利用与前期试验相同的测定群规模、初始遗传力、遗传模型和Monte-Carlo模拟方法又进一步作了有关层化群体选择和单一群体选择效果的比较研究。所谓层化群体选择,即将大群体随机划分为若干个（2个、4个、8个）亚群,并在各亚群内进行独立选择（各亚群的选择方向一致,总的测定群规模相同）,在选择的过程中,每隔一定世代对各亚群进行一次轮换杂交,之后继续对杂交后的各亚群进行独立选择。12个世代的选择结果显示,亚群间的轮换杂交可以起到基因互补和重组的作用,从而增大了群体的遗传变异并降低了群体的近交水平,继续选择可获得额外的遗传进展。而且亚群数目越多,多次轮换杂交之后,群体的遗传变异增量越大,近交水平降低幅度越大。但随着轮换杂交次数的增多,轮换杂交对累积选择反应和近交系数的效应有减小趋势,并且,所分亚群数目越少,此趋势越明显。对于各测定群规模和初始遗传力组合的选择群体,当每个选择世代都对各亚群施行一次轮换杂交时,8个亚群群体的第12个选择世代的近交系数最小,其次是4个亚群和2个亚群,单一群体的近交系数最大。如当总的测定群规模为2400,初始遗传力为0.1和0.4时,8个亚群、4个亚群、2个亚群和单一群体第12个选择世代的近交系数分别为:5.30%、6.84%、8.41%、9.36%和7.58%、10.35%、13.36%、15.24%。相对于单一群体选择,2个亚群的群体每个选择世代轮换杂交一次,可以在获得同等大小的累积选择反应的同时显著地降低近交水平,如当总的测定群规模为2400,初始遗传力为0.1时,2个亚群和单一群体的累积选择反应分别为:2.13、2.10;而当遗传力为0.4时,相应的值分别为:7.52、7.56。而对于4个亚群的群体,即使每个选择世代均施行轮换杂交一次,其累积选择反应仍略小于单一群体,8个亚群的累积选择反应则更小。总之,根据研究结果,在实际的水生动物育种规划中,推荐将大群体随机划分为4个数目以下的亚群,同时使用比例在5:5及以上的析因设计交配方案,以在有效减小群体近交水平的同时获得较大的选择反应。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 水生动物养殖现状
• 1.2 水生动物育种的研究进展
• 1.3 数量性状的遗传基础
• 1.4 Monte-Carlo 模拟方法及其在育种学上的应用
• 1.4.1 Monte-Carlo 模拟方法的基本思想和求解步骤
• 1.4.2 Monte-Carlo 模拟方法在动物育种中的应用
• 1.5 本研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 假设及符号
• 2.2 交配方案优化研究的实施方案及相关参数设置
• 2.3 层化群体选择研究的实施方案及相关参数设置
• 2.4 相关指标的计算方法
• 3 结果与分析
• 3.1 交配方案的优化
• 3.1.1 固定近交系数时各交配方案的留种数目
• 3.1.2 固定近交系数时各交配方案的选择效果
• 3.2 层化群体选择的选择效果
• 3.2.1 层化群体与单一群体的选择反应比较
• 3.2.2 层化群体与单一群体的近交系数比较
• 3.2.3 层化群体与单一群体的加性遗传方差比较
• 3.2.4 层化群体与单一群体选择结果的综合比较
• 4 讨论
• 4.1 关于水生动物的交配方案
• 4.2 关于层化群体选择
• 4.2.1 亚群数目及亚群间轮换杂交次数的效应
• 4.2.2 测定群规模、遗传力以及家系数目的效应
• 4.3 近交系数算法的比较
• 4.4 遗传模型的局限性
• 5 结论
• 参考文献
• 附录
• 附录1 层化群体及单一群体的累积选择反应的变化动态
• 附录2 层化群体及单一群体的近交系数的变化动态
• 附录3 层化群体及单一群体的遗传变异的变化动态
• 致谢
• 个人简介
• 攻读学位期间发表论文情况